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Mise à jour d'une chaîne globale d'intégration de données topographiques dans un S.I.G

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Michaël PRÉVIEU - Mémoire ESGT - Juillet 2015

CONSERVATOIRE NATIONAL DES ARTS ET MÉTIERS

ÉCOLE SUPÉRIEURE DES GÉOMÈTRES ET TOPOGRAPHES _________________

MÉMOIRE

présenté en vue d'obtenir le DIPLÔME D'INGÉNIEUR CNAM

Spécialité : Géomètre et Topographe

par

Michaël PRÉVIEU

___________________ Mise à jour d'une chaîne globale d'intégration de données topographiques dans un Système d'Information Géographique : Amélioration des prestations topographiques au regard de la réforme DT-DICT

Soutenu le 07 Juillet 2015

_________________ JURY

PRÉSIDENT : M. Jean-Michel FOLLIN

MEMBRES : M. Olivier POILPRÉ, maître de stage

M. Vincent HABCHI, professeur référent

M. Michel BARNOUD

M. Gwénaël SAGNE

M me Élisabeth SIMONETTO M me Nathalie THOMMERET Mise à jour d'une chaîne globale d'intégration de données topographiques dans un S.I.G

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Michaël PRÉVIEU - Mémoire ESGT - Juillet 2015

REMERCIEMENTS

Au préalable, cette réflexion s'inscrit dans le cadre d'un travail de fin d'études réalisé

durant cinq mois. Ce projet est avant tout un travail au quotidien basé sur des échanges de

connaissances. Ainsi, je tiens à saluer l'ensemble des personnes ayant contribué, par leur soutien

scientifique, technique et administratif à la réalisation de cette étude. Tout d'abord, je souhaite remercier M. Olivier POILPRÉ, mon maître de stage, pour son

implication, ses nombreux conseils et aides, et son déplacement lors de ma soutenance malgré ses

charges professionnelles. Je remercie également l'équipe du service SIG-Topographie pour les conseils prodigués

m'ayant permis d'avancer dans ma réflexion, ainsi que leur collaboration tout au long de ce stage.

J'exprime mes remerciements à l'égard de l'ensemble des professeurs de l'E.S.G.T pour la qualité de leur enseignement, en particulier M. Jean-Michel FOLLIN et M. Vincent HABCHI,

mon professeur référent, pour sa disponibilité et ses conseils lors de la réalisation de ce mémoire.

Je remercie les collaborateurs n'ayant pas été nommément cités et les personnes ayant

contribué de près ou de loin au déroulement de ce stage. J'exprime toute ma reconnaissance à mes

proches, véritables moteurs pour la poursuite de mes études supérieures. Enfin, je remercie les responsables de l'École Supérieure des Géomètres et Topographes. Mise à jour d'une chaîne globale d'intégration de données topographiques dans un S.I.G

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LISTE DES ABREVIATIONS

BBA : Bourg-en-Bresse Agglomération

BD : Base de Données

CAO : Conception Assistée par Ordinateur

CCTP : Cahier des Clauses Techniques Particulières CERFA : Centre d'Enregistrement et de Révision des Formulaires Administratifs

DAO : Dessin Assisté par Ordinateur

DCE : Dossier de Consultation des Entreprises

DICT : Déclaration d'Intention de Commencement de Travaux DREAL : Direction Régionale de l'Environnement, de l'Aménagement et du Logement

DT : Déclaration de projet de Travaux

EPCI : Établissement Public de Coopération Intercommunale

ETL : Extract Transform Load

FME : Feature Manipulation Engine

GU : Guichet Unique

IC : Investigations Complémentaires

IGN : Institut National de l'Information Géographique et Forestière LISP : " LISt Processing » (" traitement de listes »)

NTF : Nouvelle Triangulation Française

RBF : Réseau de Base Français

RGF93 : Réseau Géodésique Français 1993

SCOT : Schéma de cohérence Territoriale

SGBD : Système de Gestion de Base de Données SIG : Système d'Information Géographique (GIS en anglais)

SGN : Service de Géodésie et de Nivellement

TFE : Travail de Fin d'Études

VDB : Ville de Bourg

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GLOSSAIRE

Avant toutes choses, il parait nécessaire de définir certains termes et notions indispensables à la compréhension de ce mémoire. · Cahier des Clauses Techniques Particulières (CCTP) : document regroupant l'ensemble des clauses techniques d'un marché. Les informations incluses dans ce rapport permettent

au pouvoir adjudicateur de suivre le déroulement du marché et le respect des règles

imposées aux prestataires. Il contient des exigences techniques précises afin de respecter les nouvelles réglementations. Il est associé au Cahier des Clauses Administratives

Particulières (CCAP).

· Charte graphique : document permettant l'uniformisation des plans de récolement des prestataires travaillant pour la collectivité. Ce document a pour but également de normaliser et faciliter l'exploitation des données DAO. La charte s'applique de manière générale à tous plans livrés alimentant les SIG.

· Classe de précision : " mesure exprimée par une longueur généralement en centimètre, qui

caractérise les propriétés statistiques des écarts observés entre les coordonnées obtenues et

celles issues des contrôles [1] ».

· Données " métier » : données gérées à travers le SIG par les services internes de la

collectivité (ou par leurs prestataires). Elles peuvent provenir de levés topographiques (récolement réseau, etc.).

Quelques données " métier »

: les zonages PLU, les servitudes (pour ce qui est du thème de l'urbanisme), réseaux, espaces verts, etc.

· Données de référence : ensemble de données sous forme de fonds de plan, à partir

desquels les services gestionnaires de données s'appuient pour reporter leurs propres informations. Elles constituent un référentiel et sont utilisées notamment par le secteur public pour la mise à jour et la diffusion des données.

Quelques référentiels

: SCAN25 (IGN), Géologie (BRGM), voie et adresse, etc.

· Données topographiques : éléments recueillis sur le terrain lors d'un levé topographique

en vue de leur transcription sur un plan ou une carte.

· Écart en position Epos : " pour un point donné, par rapport à sa position issue d'un contrôle,

il est défini par la distance euclidienne, c'est-à-dire la racine carrée de la somme des carrés

des écarts sur chacune des coordonnées soumise à la même classe de précision [2] ». · Exécutant des travaux : " personne physique ou morale assurant l'exécution des travaux [3] ».

· Exploitant de réseaux : tout professionnel étant opérateur, gestionnaire, exploitant ou

représenté par une personne ayant reçu une délégation. · Fichier DWS : fichier de normes CAD associé au logiciel AutoCAD. [1] Brabant, M, Maîtrise la topographie, Paris, Eyrolles, 2003, page 70 [2] Article 3 de l'arrêté du 16 septembre 2003 [3]

Article R.554-1 du Code de l'Environnement

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Michaël PRÉVIEU - Mémoire ESGT - Juillet 2015 · Fichier DWT : fichier gabarit CAD associé au logiciel AutoCAD. Les gabarits de dessin permettent d'uniformiser les documents cartographiques en imposant des conventions et paramètres par défaut.

· Guichet unique des réseaux : téléservice recensant tous les réseaux implantés en France.

Il s'agit d'une base de données en ligne regroupant les coordonnées des services supports exploitants, tout réseau aérien, souterrain et subaquatique.

· Géoréférencement : action qui consiste à utiliser des coordonnées cartographiques d'un

système règlementaire pour affecter une position spatiale à des éléments cartographiques.

· Incertitude maximale de localisation : " seuil à ne pas dépasser par les mesures d'écart de

position ; l'incertitude maximale de localisation est par défaut celle de la classe de

précision de l'ouvrage ou du tronçon d'ouvrage correspondant [4] ». · Ouvrage : partie ou ensemble de canalisations, installations, branchements et équipements ou accessoires permettant leur bon fonctionnement. · Plan topographique : représentation graphique d'un terrain ou d'un corps de rue avec les

éléments planimétriques apparents, naturels ou artificiels. Il est usuellement réalisé à

l'échelle 1/200 et rattaché à un système de référence national. Il sert de base à différents

travaux (bornage, division parcellaire, etc.).

· Récolement : opération réalisée en fin de travaux permettant la vérification des objets

implantés sur le terrain. Par exemple, la pose de canalisations nécessite l'intervention de

professionnels pour les récoler. Les réseaux enterrés font notamment l'objet d'une

réglementation très stricte.

· Système d'Information Géographique (SIG) : système référençant des données repérées

dans l'espace, structurées de façon à classer ou extraire de l'information géographique sur

des objets donnés. Ce système est également capable de gérer des informations pour

assurer leur accès et leur mise à jour, et d'intégrer des informations géographiques multi-

sources. · Zone d'implantation d'un ouvrage : " La zone d'implantation englobe tous les points du

territoire situés à 50 mètres de l'ouvrage. Elle est établie avec une précision de plus ou

moins 10 mètres [5] ». [4] Article 1 de l'arrêté du 15 février 2012

[5] Article 4 de l'arrêté du 23 décembre 2010 relatif aux obligations des exploitants d'ouvrage et des

prestataires d'aide envers le téléservice www.reseaux-et-canalisations.ineris.fr. Mise à jour d'une chaîne globale d'intégration de données topographiques dans un S.I.G

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TABLE DES MATIERES

REMERCIEMENTS ............................................................................................................................................................................ 2

LISTE DES ABREVIATIONS .......................................................................................................................................................... 3

GLOSSAIRE .......................................................................................................................................................................................... 4

TABLE DES MATIERES................................................................................................................................................................... 6

INTRODUCTION................................................................................................................................................................................. 8

CHAPITRE 1 : LA RÉFORME APPLICABLE À LA COLLECTIVITÉ......................................................................... 10

1.1. PRÉSENTATION DE LA COLLECTIVITÉ ............................................................................... 10

1.1.1 Ville de Bourg-en-Bresse - Préfecture de l'Ain .......................................................................................... 10

1.1.1.1. Situation géographique .................................................................................................................. 10

1.1.1.2. Compétences de la collectivité ...................................................................................................... 11

1.1.2 Communauté d'agglomération de Bourg-en-Bresse ................................................................................... 12

1.1.2.1. Présentation ................................................................................................................................... 12

1.1.2.2. Ses domaines de compétence ........................................................................................................ 12

1.1.2.3. Le groupement de commandes ...................................................................................................... 12

1.1.3 Le service SIG-Topographie ....................................................................................................................... 13

1.1.3.1. Activités du service ....................................................................................................................... 13

1.1.3.2. Moyens humains et matériels ........................................................................................................ 13

1.1.3.3. Présentation du SIG municipal ...................................................................................................... 14

1.2. LA NOUVELLE RÉGLEMENTATION (DT-DICT) .................................................................. 19

1.2.1 Le cadre juridique de la réforme ............................................................................................................................... 19

1.2.1.1. Les textes en vigueur ..................................................................................................................... 19

1.2.1.2. L'intégration des données vers le " guichet unique » .................................................................... 19

1.2.2 Les nouveautés apportées par la réglementation ...................................................................................................... 20

1.2.2.1. Le rééquilibrage des responsabilités de chaque intervenant .......................................................... 20

1.2.2.2. Le positionnement précis des réseaux ........................................................................................... 21

1.2.2.3. Le marquage et piquetage des réseaux .......................................................................................... 21

1.3. CONCLUSION ............................................................................................................................ 21

CHAPITRE 2 : AMÉLIORER LA LOCALISATION DES RÉSEAUX ............................................................................ 22

2.1. CLASSES DE PRÉCISION ET LEURS IMPACTS SUR LA COLLECTIVITÉ ......................... 22

2.1.1 Mise en oeuvre de l'Arrêté du 16 septembre 2003 ....................................................................................... 23

2.1.1.1. Opérations de contrôle .................................................................................................................. 23

2.1.1.2. Échantillon des points de contrôle ................................................................................................. 23

2.1.1.3. Prise en compte du modèle standard ............................................................................................. 23

2.1.2 Application de l'Arrêté du 15 février 2012 ................................................................................................. 24

2.1.2.1 Introduction des classes de précision ............................................................................................ 24

2.1.2.2 Investigations complémentaires .................................................................................................... 25

2.1.3 Impacts de la réglementation sur la collectivité .......................................................................................... 25

2.1.3.1. Impacts techniques ........................................................................................................................ 26

2.1.3.2. Impacts financiers ......................................................................................................................... 26

2.1.3.3. Exemple de l'éclairage public ....................................................................................................... 27

2.2. LE CANEVAS GÉODÉSIQUE DE LA VILLE ........................................................................... 28

2.2.1 Le contexte national .................................................................................................................................... 28

2.2.1.1 Le contexte règlementaire et ses enjeux ........................................................................................ 28

2.2.1.2 Les outils de transformation en RGF93 ......................................................................................... 28

2.2.1.3 Les bases de données à très grande échelle ................................................................................... 29

2.2.2 Le système de coordonnées " Ville de Bourg » ........................................................................................... 29

2.2.2.1 Historique des missions de détermination ..................................................................................... 29

2.2.2.2 Le dispositif RGF93 - Ville de Bourg-en-Bresse .......................................................................... 30

2.2.2.3 Le canevas topographique ............................................................................................................. 31

2.2.3 Retours d'expérience auprès d'autres collectivités ..................................................................................... 32

2.2.3.1 Mise en place du canevas géodésique ........................................................................................... 32

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2.2.3.2 Amélioration du canevas géodésique ............................................................................................ 33

2.2.3.3 Retombées positives de cette démarche ........................................................................................ 33

2.3. CONCLUSION ............................................................................................................................ 34

CHAPITRE 3 : IMPOSER DES CONTRAINTES GRAPHIQUES POUR UNE MEILLEURE QUALITÉ DES

PRESTATIONS .................................................................................................................................................................................. 35

3.1 ADAPTATION DES DOCUMENTS DU MARCHÉ PUBLIC ........................................................ 35

3.1.1 Contexte et présentation des documents du marché .................................................................................... 36

3.1.1.1 Du plan topographique vers le SIG ............................................................................................... 36

3.1.1.2 Éléments constitutifs du marché .................................................................................................... 36

3.1.2 Redéfinition des contraintes graphiques ..................................................................................................... 36

3.1.2.1 Les informations géographiques gérées par la ville....................................................................... 37

3.1.2.2 Définition de la nouvelle nomenclature......................................................................................... 37

3.1.2.3 Structuration des données en " couches » ..................................................................................... 38

3.1.3 Clauses contractuelles relatives aux prestations topographiques ............................................................... 39

3.1.3.1 La destination des clauses du CCTP ............................................................................................. 39

3.1.3.2 La modification des clauses contractuelles.................................................................................... 39

3.2 CONTRÔLE ET VALIDATION DES PRESTATIONS ................................................................... 40

3.2.1 Contrôle de l'exhaustivité des planches topographiques ............................................................................ 41

3.2.2 Validation des prestations - Mesures de contrôle ...................................................................................... 41

3.2.3 Contrôle de structure graphique des plans ................................................................................................. 42

3.2.3.1 Outil de contrôle PYTHON ........................................................................................................... 43

3.2.3.2 Outil de contrôle LISP................................................................................................................... 47

3.3 PROCESSUS AUTOMATISÉ D'INTÉGRATION DANS LE SIG ................................................. 49

3.3.1 Mise à jour du fond de plan topographique ................................................................................................ 50

3.3.2 Constitution d'une nouvelle couche dans le SIG ......................................................................................... 50

3.4 CONCLUSION ................................................................................................................................. 51

CONCLUSION ................................................................................................................................................................................... 52

RÉSUMÉ .............................................................................................................................................................................................. 52

POSTER SCIENTIFIQUE .............................................................................................................................................................. 52

BIBLIOGRAPHIE............................................................................................................................................................................. 59

LISTE DES FIGURES ..................................................................................................................................................................... 61

LISTE DES TABLEAUX................................................................................................................................................................. 62

TABLE DES ANNEXES .................................................................................................................................................................. 63

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Michaël PRÉVIEU - Mémoire ESGT - Juillet 2015

INTRODUCTION

Avec plus de quatre millions de kilomètres de réseaux aériens, enterrés ou subaquatiques,

le sous-sol français présente une architecture de réseaux souvent complexe et un repérage à

améliorer. Ouvrir une tranchée sur la voie publique devient de plus en plus risqué. Cette complexité

engendre notamment de nombreux endommagements lors de travaux à proximité de ces réseaux :

près de 100 000 endommagements se produisent chaque année. Généralement, ces incidents

entrainent des perturbations dans la circulation des voies publiques, des arrêts de chantier, mais

également de lourds dégâts sur l'environnement, la sécurité des riverains et des professionnels. La

vétusté de certains réseaux peut accroître ces accidents. À cet effet, les pouvoirs publics ont instauré un plan d'action avec de nouvelles

réglementations permettant de renforcer la sécurité des chantiers à proximité immédiate des

réseaux. Ce nouveau dispositif impacte désormais les collectivités, tant aux maîtres d'ouvrage,

exploitants de réseaux, entreprises de travaux, qu'aux gestionnaires de l'espace public ou aux

particuliers. Les rôles précédents sont assurés par la Ville de Bourg-en-Bresse. Ce plan d'action

" anti-endommagement » est défini dans la loi " Grenelle 2 » du 12 juillet 2010, et porté par

différents décrets et arrêtés ministériels, dont celui du 5 octobre 2011. La réforme DT-DICT impose certaines réglementations en matière de repérage des

réseaux. En effet, la connaissance de l'emplacement précis des ouvrages de réseaux est essentielle ;

cela permet une amélioration de leur cartographie. Cette obligation nous amène à la notion de précision des levés topographiques. En effet,

ces opérations doivent respecter les caractéristiques de précision instaurées par l'arrêté du 16

septembre 2003 portant sur les classes de précision applicables aux catégories de travaux

topographiques réalisés par l'État, les collectivités locales et leurs établissements publics ou

exécutés pour leur compte. La réforme du 15 février 2012 impose un géoréférencement des réseaux

neufs ou modifiés en classe A.

L'évolution des techniques de mesures utilisées par les géomètres-experts permet

d'atteindre facilement cette classe de précision. Toutefois, les levés en tranchée ouverte sont

problématiques pour des raisons de disponibilité des prestataires. Par exemple, la majorité du

réseau d'éclairage public de la Ville de Bourg-en-Bresse est classée en B ou C. Le problème réside

dans le fait que les tranchées sont rapidement recouvertes, ce qui ne permet pas aux exécutants de

garantir la précision demandée. Différents services de la mairie ayant des compétences liées aux

opérations topographiques ont constitué un groupe de travail afin de résoudre les problèmes de

non-respect vis-à-vis de la nouvelle réglementation.

Lorsqu'un exploitant répond à la DT en indiquant que son réseau est en classe de

précision B ou C dans la zone de travaux, des investigations complémentaires sont réalisées pour le

compte du maître d'ouvrage avant le démarrage du chantier afin de géolocaliser le réseau avec une

classe de précision de A. Ces opérations doivent être réalisées par un prestataire certifié et sont

financées à part égale entre le maître d'ouvrage et l'exploitant. Sans ces investigations, une réponse

favorable à la DICT ne peut être apportée ; les travaux ne peuvent donc pas être engagés.

La Ville de Bourg-en-Bresse réalise de nombreux travaux sur son territoire, et notamment

des levés topographiques. Ces opérations sont effectuées par un groupement de géomètres-experts

locaux suivant la passation d'un marché public. Les prestataires fournissent de nombreux plans

topographiques présentant une richesse d'informations pour la collectivité. Ces données peuvent

servir de base à des missions d'intérêt général et sont mises à jour régulièrement dans le référentiel

topographique de la ville. Mise à jour d'une chaîne globale d'intégration de données topographiques dans un S.I.G

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Michaël PRÉVIEU - Mémoire ESGT - Juillet 2015 Dans le cadre de la refonte du SIG, la commune de Bourg-en-Bresse a engagé, depuis

2011, des démarches visant à la mise en place d'une application SIG, disponible à tous les agents

de la mairie. Actuellement, la commune dispose d'une base très riche de données géographiques.

Cette application WEB, appelée Carto'Cité (produit d'Arcopole ESRI France), propose aux

utilisateurs la consultation des informations, mais également la saisie et la mise à jour de données

" métier » pour certains professionnels. Les différentes informations présentes dans ce SIG sont issues de plans topographiques

fournis par les géomètres-experts. Toutefois, l'intégration des données CAO/DAO dans le SIG

reste problématique. En effet, certaines contraintes s'imposent aux plans pour qu'ils soient

intégrables. Ces règles de structuration et de saisie de données sont difficilement respectées par les

prestataires. Par exemple, certaines informations ne présentent aucun intérêt majeur (ex : les textes,

cotations, etc.). De même, des problèmes de rigueur (objets non insérés dans le bon calque) ne

permettent pas d'intégrer les plans topographiques tels quels dans le SIG. Ainsi, certaines réflexions restent à mener pour une amélioration des prestationsquotesdbs_dbs31.pdfusesText_37

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